編程貓課程中運(yùn)用思維導(dǎo)圖培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的優(yōu)勢(shì)

黃國(guó)棟

【摘要】隨著時(shí)代的進(jìn)步、技術(shù)的革新，教學(xué)不再僅僅是向?qū)W生傳授知識(shí)，更要求學(xué)生具備計(jì)算思維能力，就如同我們具備聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)能力一樣重要。未來(lái)的孩子如果不會(huì)編程可能像現(xiàn)在不會(huì)英語(yǔ)的孩子一樣讓人擔(dān)憂，會(huì)編程的孩子會(huì)有更多的機(jī)會(huì)與機(jī)器世界交互和創(chuàng)造人工智能這樣的能力。本文從計(jì)算思維角度出發(fā)，闡述在編程貓教學(xué)中運(yùn)用思維導(dǎo)圖的方式培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的優(yōu)勢(shì)，并以“接蘋(píng)果”一課為案例，展示在編程貓課程中運(yùn)用思維導(dǎo)圖培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、知識(shí)整合以及創(chuàng)新思維等方面所起的重要效果。

【關(guān)鍵詞】思維導(dǎo)圖;計(jì)算思維;編程貓

有效的教學(xué)既能提高教學(xué)效率，又能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)水平。在信息技術(shù)編程教學(xué)中，傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師一邊講，學(xué)生跟著學(xué)，這種學(xué)習(xí)方法學(xué)生只能學(xué)習(xí)了操作技巧，對(duì)學(xué)生的思維能力的培養(yǎng)嚴(yán)重不足。將思維導(dǎo)圖引入到信息技術(shù)編程教學(xué)，這能極大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的思維能力。

1.思維導(dǎo)圖是把單調(diào)、復(fù)雜的信息利用符號(hào)、關(guān)鍵詞、數(shù)字、線條、圖形加之豐富的色彩轉(zhuǎn)換成簡(jiǎn)單明了、層次分明的圖文形式，使人們從繁雜、冗余的文字信息中掙脫出來(lái)。可以充分發(fā)揮左腦（時(shí)間、語(yǔ)言、邏輯）和右腦（空間、視覺(jué)、想象）的協(xié)調(diào)功能，將傳統(tǒng)的單向思維變成多維思維，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2.計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類(lèi)行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。而對(duì)小學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)則側(cè)重于培養(yǎng)他們的問(wèn)題解決能力和思維能力，主要包含：①自動(dòng)化，即計(jì)算機(jī)科學(xué)的方式;②算法，即對(duì)問(wèn)題的各種分析和思考;③邏輯，即各種問(wèn)題引發(fā)出來(lái)的相互關(guān)系和可能性;④優(yōu)化，即對(duì)問(wèn)題的解決方案進(jìn)行更好的完善;⑤抽象，即利用計(jì)算機(jī)科學(xué)的方式對(duì)問(wèn)題解決的方法和思路進(jìn)行歸納和整理。

一、思維導(dǎo)圖在編程貓課堂教學(xué)中培養(yǎng)小學(xué)生計(jì)算思維的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

本文以“接蘋(píng)果”一課為實(shí)例，闡述在編程貓課堂教學(xué)中運(yùn)用思維導(dǎo)圖來(lái)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、知識(shí)整合以及創(chuàng)新思維等方面所起的重要效果。

1.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

自2017年順德將編程貓引入小學(xué)五年級(jí)的課堂教學(xué)。編程貓較傳統(tǒng)的編程有很大的區(qū)別，不再使用編程語(yǔ)言而是用圖形化的形式開(kāi)展編程活動(dòng)，但是對(duì)編程思維的要求卻是如出一轍的。機(jī)械重復(fù)、枯燥乏味的計(jì)算思維學(xué)習(xí)讓學(xué)生們開(kāi)始產(chǎn)生厭學(xué)的情緒。而思維導(dǎo)圖用文字、數(shù)字、圖像、顏色、符號(hào)等元素將計(jì)算思維可視化，直觀地將要傳送的計(jì)算思維信息傳送給學(xué)生，以此來(lái)增加編程教學(xué)的趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)積極地參與學(xué)習(xí)，把被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，讓學(xué)習(xí)編程成為一件樂(lè)事兒。

教學(xué)環(huán)節(jié)一：試玩游戲，明結(jié)構(gòu)

在課的開(kāi)始，為了激發(fā)學(xué)生的興趣，筆者用做好的“接蘋(píng)果”游戲讓學(xué)生們玩一玩，目的是讓他們?cè)谕娴倪^(guò)程中能夠清晰地了解到游戲中涉及到的角色以及各個(gè)角色在游戲中充當(dāng)?shù)淖饔?，使學(xué)生對(duì)游戲的整體概念有了一個(gè)清晰的邏輯認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生的邏輯思維能力得以提升。

教學(xué)環(huán)節(jié)二：繪制導(dǎo)圖，定流程

通過(guò)前面的玩游戲，同學(xué)們大致了解了整個(gè)游戲的角色及過(guò)程。那接下來(lái)做游戲就目標(biāo)明確了，不會(huì)漫無(wú)目的地去制作。在游戲的整個(gè)制作過(guò)程中我們都用思維導(dǎo)圖來(lái)進(jìn)行貫穿，學(xué)生們通過(guò)思維導(dǎo)圖逐一地進(jìn)行分解，并且將學(xué)生的抽象思維逐一的具體化。通過(guò)這樣的思維導(dǎo)圖來(lái)分析背景、角色及其相應(yīng)的關(guān)系可以很好的鍛煉學(xué)生的算法思維和邏輯思維。主要分為以下兩個(gè)步驟。

第一步：游戲中涉及到的基本角色及背景，通過(guò)玩游戲相信大多數(shù)同學(xué)都已經(jīng)清楚，然后通過(guò)思維導(dǎo)圖（如圖1）讓學(xué)生們更清晰地知道游戲的整體思維框架，接著再來(lái)導(dǎo)入背景和角色效率會(huì)更高。

第二步：游戲的基本背景和角色導(dǎo)入以后，開(kāi)始通過(guò)思維導(dǎo)圖逐一分解每一個(gè)角色在游戲中起了什么作用，完成了哪些動(dòng)作。

蘋(píng)果：在頂端不斷往下掉，掉下來(lái)的位置是隨機(jī)的，蘋(píng)果不斷出現(xiàn)這就要使用到克隆指令。下落的過(guò)程中碰到小車(chē)會(huì)發(fā)生什么事，掉到地上又發(fā)生什么事等一列的問(wèn)題。這時(shí)，學(xué)生小組合作繪制思維導(dǎo)圖將腳本思路整理出來(lái)，通過(guò)思維導(dǎo)圖（如圖2）能更清晰地展示蘋(píng)果的下落位置及下落過(guò)程的情況，讓大部分的學(xué)生都能很好地厘清其中的關(guān)系。思維導(dǎo)圖的運(yùn)用對(duì)任務(wù)的分析、算法的選擇以及思考的過(guò)程可以更好地鍛煉學(xué)生的計(jì)算思維能力。

小車(chē)：移動(dòng)的方式是通過(guò)鍵盤(pán)的方向鍵移動(dòng)，遇到蘋(píng)果時(shí)接著這是游戲現(xiàn)象。接下來(lái)同樣根據(jù)現(xiàn)象寫(xiě)腳本，同學(xué)們小組合作完成其思維導(dǎo)圖（如圖3），在思維導(dǎo)圖中直觀地寫(xiě)出小車(chē)的運(yùn)動(dòng)，以免學(xué)生們發(fā)生不必要的混淆，也將重難點(diǎn)清晰地展示出來(lái)。厘清相應(yīng)的關(guān)系也是可以很好地鍛煉學(xué)生的算法思維。

（2）培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維

編程貓編程教學(xué)的核心是計(jì)算思維的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的方式是學(xué)生來(lái)講自己的編程思路，教師來(lái)補(bǔ)充，用語(yǔ)言的方式來(lái)進(jìn)行思維的互動(dòng)。而思維導(dǎo)圖是一種思維可視化的工具，它可以將學(xué)生的計(jì)算思維過(guò)程清晰地展現(xiàn)出來(lái)。這種可視化的視覺(jué)符號(hào)可以激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，使思維無(wú)限的延伸，從而使學(xué)生的創(chuàng)新思維能力可持續(xù)發(fā)展。其次，學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖的過(guò)程也是學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、生成方案的思考過(guò)程，從而有效地促進(jìn)學(xué)生提升創(chuàng)新能力，同時(shí)也讓計(jì)算思維中的優(yōu)化思維得到很好的提升。

教學(xué)環(huán)節(jié)三：利用導(dǎo)圖，創(chuàng)新思

在完成基本的游戲設(shè)置后，學(xué)生們開(kāi)始創(chuàng)新發(fā)揮想象，想一想在海底還會(huì)有哪些生物存在，它們之間又可以發(fā)生怎樣的故事。為游戲再增加新的角色，為新的角色設(shè)計(jì)活動(dòng)，讓學(xué)生的抽象思維能力得到很好的提升。（如圖4）

（3）幫助學(xué)生整合知識(shí)

編程貓編程學(xué)習(xí)從最簡(jiǎn)單的單個(gè)指令模板開(kāi)始學(xué)習(xí)，到最后利用多個(gè)指令模塊進(jìn)行游戲創(chuàng)作。在整個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程中除了要掌握這單個(gè)指令的知識(shí)點(diǎn)外，還要學(xué)會(huì)將這些單個(gè)指令進(jìn)行整理、歸納，形成一個(gè)完整的知識(shí)體系。教育、認(rèn)知心理學(xué)家布魯納認(rèn)為“所獲得的知識(shí)，如果不把它用完整的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)在一起，那么這多半是一種會(huì)被遺忘的知識(shí)。一串不連貫的論據(jù)在記憶中的壽命也是短促的、可憐的。”而思維導(dǎo)圖可以把零散的、片段式的知識(shí)整合在一張可視化的圖示上進(jìn)行展示，學(xué)生把舊知識(shí)、新知識(shí)相互聯(lián)系，形成一張知識(shí)網(wǎng)，無(wú)形中提升了學(xué)生的抽象思維能力。